UA150325U - Спосіб вимірювання швидкості ультразвукової хвилі в полімерних нанокомпозитах за допомогою міток калібрації - Google Patents
Спосіб вимірювання швидкості ультразвукової хвилі в полімерних нанокомпозитах за допомогою міток калібрації Download PDFInfo
- Publication number
- UA150325U UA150325U UAU202102953U UAU202102953U UA150325U UA 150325 U UA150325 U UA 150325U UA U202102953 U UAU202102953 U UA U202102953U UA U202102953 U UAU202102953 U UA U202102953U UA 150325 U UA150325 U UA 150325U
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- ultrasonic wave
- frequency
- sample
- polymer nanocomposite
- input
- Prior art date
Links
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 title claims abstract description 30
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 30
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000005350 fused silica glass Substances 0.000 claims abstract description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 8
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 21
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 4
- 244000309464 bull Species 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 241000699666 Mus <mouse, genus> Species 0.000 description 1
- 231100000987 absorbed dose Toxicity 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
Abstract
Спосіб вимірювання швидкості проходження ультразвукової хвилі в полімерному нанокомпозиті за допомогою міток калібрації полягає у генерації і вимірюванні ультразвукової хвилі за допомогою послідовно встановлених частотоміра (1), генератора дільника частоти (3), генератора прямокутних імпульсів (4), п'єзоперетворювача (5), який встановлений на зразок (7) полімерного нанокомпозиту через буфер з плавленого кварцу (6), резонансного підсилювача (8) та двопроменевого осцилографа (9). При цьому генератор прямокутних імпульсів (4) з'єднаний з двопроменевим осцилографом (9) напряму для синхронізації розгортки, товщина зразка (7) полімерного нанокомпозиту становить h, а під час пропускання ультразвукової хвилі визначають частоту f проходження ультразвукової хвилі в зразку (7) полімерного нанокомпозиту. Після цього обчислюють швидкість проходження ультразвукової хвилі за формулою УУЗ=2h/T=2hhf. Після частотоміра (1) додатково встановлюють синтезатор частоти (2), який з'єднаний з осцилографом (9) напряму, який виконаний двопроменевим з входом U1 та входом U2, причому на вхід U1 направляють ультразвукову хвилю U, а на вхід U2 подають мітки калібрації UMK, які генерує синтезатор частоти (2). При цьому суміщають максимуми кожного ехо-імпульсу ультразвукової хвилі U, що відбилася від зразка (7) полімерного нанокомпозиту, з максимумами міток калібрації UMK, в результаті чого отримують кількість n міток між відповідними максимумами ехо-імпульсів U. Частоту f проходження ультразвукової хвилі в зразку (7) полімерного нанокомпозиту визначають за формулою f=fMК/n, а швидкість проходження ультразвукової хвилі визначають за формулою VУЗ=2hhf=2hh(fMК/n).
Description
Корисна модель належить до способів дослідження полімерних нанокомпозитів за допомогою ультразвуку і може бути використана для вимірювання швидкості Муз ультразвукової хвилі (УЗХ) в полімерних нанокомпозитах, які використовуються в радіотехніці, приладобудуванні, авіа- та космічній техніці, автомобілебудуванні. Відомі способі вимірювання швидкості УЗХ Муз шляхом суміщання ехо-сигналів (1-6). Недолік відомих способів пов'язаний з похибкою, яка обумовлена візуальним суміщенням ехо-сигналів на екрані осцилографа.
За найближчий аналог прийнятий спосіб вимірювання швидкості проходження УЗХ, що полягає у генерації і вимірюванні УЗХ за допомогою послідовно встановлених частотоміра, генератора дільника частоти, генератора прямокутних імпульсів, п'єзоперетворювача, який встановлений на зразок полімерного нанокомпозиту через буфер з плавленого кварцу, резонансного підсилювача та однопроменевого осцилографа. При цьому генератор прямокутних імпульсів з'єднаний з однопроменевим осцилографом напряму. Під час пропускання УЗХ визначають частоту Її проходження УЗХ в зразку. Після пропускання УЗХ обчислюють швидкість проходження такої УЗХ за формулою: Муз-2Н/1Т-Пхі.
Відомий спосіб вимірювання часу розповсюдження Лі акустичного імпульсу, в якому випромінюють і приймають акустичний імпульс і визначають час їх прибуття останнього за допомогою виділення одної півхвилі Аі/2 акустичного імпульсу за допомогою фіксування її переходу через 0, з метою підвищення точності вимірювань визначають час їг прибуття другий півхвилі Л2/2 за допомогою фіксування її переходу через 0, а час розповсюдження Ді акустичного імпульсу визначають за вказаними часами прибуття з урахуванням співвідношення кількості півхвиль Аг/2 між ними і кількістю п півхвиль А/2 від початку імпульсу до першої з вказаних півхвиль Ді-і2-її (7). Спосіб має недоліки: неможливість вимірювання швидкості ультразвуку Муз в тонких полімерних нанокомпозитах товщиною Нп-0,1-4 мм, так як при таких розмірах полімерних нанокомпозитів ехо-сигнали прямують за малі проміжки часу порядку АТа мкс. Крім цього, такий спосіб характеризується низькою точністю, а тому недостатньою надійністю, складністю конструкції та відносно високою вартістю приладів, які реалізують даний спосіб.
В основу корисної моделі, що заявляється, поставлена задача підвищення точності та надійності вимірювання швидкості УЗХ Муз одночасно з забезпеченням можливості його
Зо використання для вимірювання в тонких полімерних нанокомпозитах товщиною п-0,1--1 мм.
Поставлена задача вирішується тим, що у способі вимірювання швидкості проходження УЗХ
Муз в полімерному нанокомпозиті за допомогою міток калібрації, що полягає у генерації і вимірюванні ультразвукової хвилі за допомогою послідовно встановлених частотоміра (1), генератора дільника частоти (3), генератора прямокутних імпульсів (4), п'єзоперетворювача (5), який встановлений на зразок (7) полімерного нанокомпозиту через буфер з плавленого кварцу (6), резонансного підсилювача (8) та двопроменевого осцилографа (9), при цьому генератор прямокутних імпульсів (4) з'єднаний з двопроменевим осцилографом (9) напряму для синхронізації розгортки, товщина зразка (7) полімерного нанокомпозиту становить п, а під час пропускання УЗХ визначають частоту ї проходження УЗХ в зразку (7) полімерного нанокомпозиту, після чого обчислюють швидкість проходження такої УЗХ за формулою
Муз-21/Т1-2Пхї, згідно з корисної моделлю, після частотоміра (1) додатково встановлюють синтезатор частоти (2), який з'єднаний з осцилографом (9) напряму, який виконаний двопроменевим з входом |; та входом І», при цьому на вхід Ої направляють УЗХ, а на вхід О2 подають мітки калібрації, які генерує синтезатор частоти (2), при цьому суміщають максимуми кожного ехо-імпульсу УЗХ, що відбилася від зразка (7) полімерного нанокомпозиту, з максимумами міток калібрації їмк, в результаті чого отримують кількість п міток між відповідними максимумами ехо-імпульсів, в результаті чого частоту Її проходження УЗХ в зразку (7) полімерного нанокомпозиту визначають за формулою ї-їмк/л, а швидкість проходження УЗХ визначають за формулою Муз-2ПхіІ-2Пх(їмк/п).
Корисна модель пояснюється кресленнями на Фіг. 1, Фіг. 2. На Фіг. 1 зображено схематичне зображення ехо-імпульсів та міток калібрації. Спосіб, що заявляється, здійснюється за допомогою пристрою, блок-схема якого зображена на Фіг. 2.
Пристрій складається з частотоміра (1), синтезатора частоти (2), генератора дільника частоти (3), генератора прямокутних імпульсів (4), п'єзоперетворювача (5), буфера з плавленого кварцу (6), зразка вимірюваного полімерного нанокомпозиту (7), резонансного підсилювача (8), двопроменевого осцилографа (9).
Спосіб здійснюють наступним чином. Гармонійні, високостабільні синусоїдальні коливання, які використовуються як мітки калібрації, з виходу синтезатора частоти (2) надходять на частотомір (1) для вимірювання частоти та запускають генератор дільника частоти (3). Вибір бо коефіцієнта ділення частоти визначається величиною затухання ультразвуку в полімерному нанокомпозиті (7). Прямокутні негативні імпульси з виходу генератора дільника частоти (3) запускають зондувальний генератор прямокутних імпульсів (4), який виробляє негативні імпульси більшою амплітуди для збудження УЗХ в полімерному нанокомпозиті (7) за допомогою п'єзоперетворювача (5). Генератор (4) також формує прямокутні імпульси для запуску генератора розгортання двопроменевого осцилографа (9). УЗХ поширюється через буфер з плавленого кварцу (б), відбившись від межі буфер-зразок і зразок-повітря, перетворений вдруге п'єзоперетворювачем (5), електричний сигнал надходить на вхід резонансного підсилювача (8).
Посилені відбиті сигнали подаються на перший вхід двопроменевого осцилографа (9) і спостерігаються на екрані у вигляді затухаючої послідовності ехо-імпульсів О (10), на другий вхід осцилографа з синхронною розгорткою обох променів подаються високостабільні, гармонійні коливання, які використовуються як мітки калібрації Омк (11), з виходу синтезатора частоти (2), зображені на вставці Фіг. 1.
Змінюючи частоту міток калібрації їмк-гармонійних коливань синтезатора частоти (2) між відповідними максимумами ехо-імпульсів ОО (10), на екрані двопроменевого осцилографи (9) укладають однакове число міток калібрації п Омк (11) і при цьому максимум кожного ехо- імпульсу Ш (10) поєднують з максимумом гармонійних коливань Омк (11):
Таким чином, вимір часу Т проходження УЗХ в полімерному нанокомпозиті зводять до вимірювання частоти покладених міток калібрації їмк і підрахунку числа періодів цих міток п (11) між відповідними максимумами ехо-імпульсів (10) за формулою: Т-1/-п/мк.
Техніко-економічні переваги корисної моделі перед аналогічними, що належать до найбільш прогресивних технічних рішень, полягають в спрощенні конструкції та зменшенні вартості пристроїв, що реалізують запропонований спосіб. Виконано задачу для вимірювання швидкості проходження ультразвукової хвилі Ууз в полімерному нанокомпозиті.
Джерела інформації: 1. Алерс Д. Измерениє очень мальх изменений скорости звука и их применение для изучения твердого тела. - Физическая акустика, Москва, Мир. - 1969. - Т. ІМ, ч. А. - С. 322-344. 2. Криштал М.А., Головин С.А. Внутреннее трение и структура металлов, Москва,
Металлургия. - 1976. - С. 83-84. 3. Новик А., Берри Б. Релаксационньсєе явления в кристалах, Москва, Атомиздат. - 1975.
Зо 4. Кузнецов Н.А., Потехин Д.С., Тарасов И.Е., Тетерин Е.П. Способ одновременного определения скорости продольньїх и сдвиговьїх акустических волн. Патент на изобретение Мо 2382358. РФ, заявл. 7.11.2006; опубл. 20.02.2010. 5. Соколов И.В., Качанов В.К. Тимофеев Д.В., Конов М.М., Синицьн А.А., Родин А.Б. Способ ультразвуковой зхо-импульсной толщинометрии. Патент на изобретение Мо 2422769. РФ, заявл. 30.03.2010; опубл. 27.06.2011, бюл. Мо 18. - 9 с. б. Онанко А.П., Заболотний М.А., Дмитренко О.П., Куліш М.П. та ін. Спосіб визначення поглинутої дози радіоактивного опромінення металами. Патент на винахід Мо 98078. Україна, заявл. 21.04.2011; опубл. 10.04.2012, бюл. Мо 7. - 7 с. 7. Авторське Свідоцтво СССР Мо 1173299, (301М 29/00. Опубл. 15.09.1985. (найближчий аналог).
Claims (1)
- ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб вимірювання швидкості проходження ультразвукової хвилі в полімерному нанокомпозиті за допомогою міток калібрації, що полягає у генерації і вимірюванні ультразвукової хвилі за допомогою послідовно встановлених частотоміра (1), генератора дільника частоти (3), генератора прямокутних імпульсів (4), п'єзоперетворювача (5), який встановлений на зразок (7) полімерного нанокомпозиту через буфер з плавленого кварцу (6), резонансного підсилювача (8) та двопроменевого осцилографа (9), при цьому генератор прямокутних імпульсів (4) з'єднаний з двопроменевим осцилографом (9) напряму для синхронізації розгортки, товщина зразка (7) полімерного нанокомпозиту становить Пп, а під час пропускання ультразвукової хвилі визначають частоту ї проходження ультразвукової хвилі в зразку (7) полімерного нанокомпозиту, після чого обчислюють швидкість проходження ультразвукової хвилі за формулою Ууз-2п/Т-2Нхї, який відрізняється тим, що після частотоміра (1) додатково встановлюють синтезатор частоти (2),який з'єднаний з осцилографом (9) напряму, який виконаний двопроменевим з входом Ш; та входом І», причому на вхід Ої направляють ультразвукову хвилю |, а на вхід О2 подають мітки калібрації Омк, які генерує синтезатор частоти (2), при цьому суміщають максимуми кожного ехо-імпульсу ультразвукової хвилі О, що відбилася від зразка (7) полімерного нанокомпозиту, з максимумами міток калібрації Омк, в результаті чого отримують кількість п міток між бо відповідними максимумами ехо-імпульсів ОО, частоту ї проходження ультразвукової хвилі в зразку (7) полімерного нанокомпозиту визначають за формулою ї-їмк/пл, а швидкість проходження ультразвукової хвилі визначають за формулою Муз-2Пхі-2Пх (Імк/п). и : їх й п Ж скуее С шт УНК В ї сф: А АХ А К Б АН і А Де А НА БОЖОЮ ге шиниФіг. 1 : | пе Ж я ! ї й гФіг. а
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAU202102953U UA150325U (uk) | 2021-06-02 | 2021-06-02 | Спосіб вимірювання швидкості ультразвукової хвилі в полімерних нанокомпозитах за допомогою міток калібрації |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAU202102953U UA150325U (uk) | 2021-06-02 | 2021-06-02 | Спосіб вимірювання швидкості ультразвукової хвилі в полімерних нанокомпозитах за допомогою міток калібрації |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA150325U true UA150325U (uk) | 2022-02-02 |
Family
ID=89901901
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UAU202102953U UA150325U (uk) | 2021-06-02 | 2021-06-02 | Спосіб вимірювання швидкості ультразвукової хвилі в полімерних нанокомпозитах за допомогою міток калібрації |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| UA (1) | UA150325U (uk) |
-
2021
- 2021-06-02 UA UAU202102953U patent/UA150325U/uk unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH0525045B2 (uk) | ||
| Papadakis | The measurement of ultrasonic velocity | |
| JPH0914949A (ja) | 超音波形検出装置用の遅延ラインおよびその使用方法 | |
| Goujon et al. | Behaviour of acoustic emission sensors using broadband calibration techniques | |
| US2439131A (en) | Resonance inspection method | |
| Xiao et al. | Measurement methods of ultrasonic transducer sensitivity | |
| JPS6156450B2 (uk) | ||
| Pantea et al. | Digital ultrasonic pulse-echo overlap system and algorithm for unambiguous determination of pulse transit time | |
| Bayón et al. | Estimation of dynamic elastic constants from the amplitude and velocity of Rayleigh waves | |
| Gerasimov et al. | Applications of digital signal processing methods in ultrasonic flowmeters | |
| UA150325U (uk) | Спосіб вимірювання швидкості ультразвукової хвилі в полімерних нанокомпозитах за допомогою міток калібрації | |
| Veidt et al. | Flexural waves transmitted by rectangular piezoceramic transducers | |
| RU187411U1 (ru) | Устройство для определения упругих констант твердых тел | |
| Ho/gseth et al. | Rubidium clock sound velocity meter | |
| JPS6145773B2 (uk) | ||
| SU815614A1 (ru) | Ультразвуковой способ измерени МОдул юНгА | |
| Leiko et al. | Experimental data on dynamic changes of radio pulses when they are emitted by piezoceramic electromechanical transducers | |
| Miller et al. | Sampled‐cw Study of``Inhomogeneous''Ultrasonic Responses in Solids | |
| RU2284015C2 (ru) | Способ измерения расхода потока и устройство для его осуществления | |
| SU1004757A1 (ru) | Ультразвуковое устройство дл измерени механических напр жений | |
| SU1345063A1 (ru) | Способ определени толщины и скорости распространени ультразвуковых объемных волн в издели х | |
| RU88460U1 (ru) | Ультразвуковой расходомер (варианты) | |
| SU1753408A1 (ru) | Способ измерени скорости распространени ультразвуковых колебаний | |
| RU2660307C1 (ru) | Способ исследования геометрических параметров каверны подземного хранилища газа | |
| RU1812446C (ru) | Способ измерени приращени скорости ультразвуковых волн |